JPH01291665A - 整合変圧器の偏磁防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、直列共振型インバータの出力回路に結合され
るインピーダンス整合用の整合変圧器の偏磁防止装置に
関する。

〔従来の技術〕

誘導炉や誘導加熱装置の電源装置として、直列共振型の
高周波インバータが使用されるようになっているが、従
来から、この種のインバータの出力回路に結合されるイ
ンピーダンス整合用変圧器の偏磁が問題になっている。

第３図は、従来のこの種の高周波インバータの構成をブ
ロック図で示したもので、■はインバータ電源（交流電
源）、２はインバータの主回路、３は位相制御される順
変換器、４はリアクトル、５はコンデンサ、６は逆変換
器である。７はコンデンサ、８はインピーダンス整合用
の整合変圧器、９は共振用のコンデンサ、１０は誘導炉
のコイルであって、Ｒは抵抗成分、Ｌはインダクタンス
成分を示している。

高周波インバータの主回路２は単相交流をコイル１０に
給電するが、インバータ出力は、主回路２を構成するト
ランジスタ等のスイッチング素子の動作タイミングのバ
ラツキや該スイッチング素子に供給される駆動信号のタ
イミングのバラツキ等のために、直流分を含むことにな
る。この直流分はやがて整合変圧器８を偏磁し、該整合
変圧器８の磁気飽和を招くので、整合変圧器８の前段に
直流分除去用のコンデンサ７を挿入して上記直流分を除
去するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来のインバータでは、整合変圧器８の偏
磁防止にコンデンサ７を使用しているので、全体に大形
化し、価格も高くなるという問題があった。

整合変圧器８の偏磁防止には、その他に、（１１インバ
ータ出力電流や電圧の極性を検出して磁束の不平衡分を
推定する方法があるが、該方法は間接的な不平衡分検出
であるので、精度が悪く、信頬性が低いという欠点があ
り、また、（２）渦電流による磁気飽和検出を行う方法
は、磁気飽和が始まってからの制御となるので、応答性
に問題がある。

本発明は上記問題を解消するためになされたもので、安
価な費用で、整合変圧器の偏磁を直ちに解消することが
できる整合変圧器の偏磁防止装置を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、偏磁量検出装置を
、整合変圧器鉄心の磁束を検出して偏磁量を検出する装
置とし、インバータ出力電流またはの位相に同期して極
性反転した上記偏磁量検出装置の出力を、インバータ制
御装置のインバータスイッチングタイミングを決定する
要素の入力に等価的に加算する構成としたものである。

〔作用〕

本発明では、整合変圧器鉄心の磁束から偏磁量を検出す
るから、直接的で、偏磁が発生すると速やかに応答し、
インバータは、直ちに、スイッチングタイミングを、直
流分が減少する向きにずらせて、該偏磁を解消する動作
を開始する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、３Ａは全波整流器であり、このインバ
ータは、負荷共振周波数ｆの変化に対し′ζ、インバー
タ出力周波数をずらせて、等価的にインピーダンス変え
ることにより制御する方式のものである。１１はインバ
ータの制御装置である。１２は電圧制御器であって、電
圧指令信号ｖ９と電圧フィードバック信号（負荷１０の
電圧）■ｌとの偏差が入力される。１３は電流制御器で
あって、電圧制御器１２の出力と電流フィードバック信
号Ｉβとの偏差が入力される。１４は加算器である。１
５は移相器である。１６はパルス分配器であって、逆変
換器６のスイッチング素子に供給する点弧信号Ａを送出
する。１７は偏磁量検出装置であって、瞬時磁束検出器
１８と直流分検出器１９からなる。瞬時磁束検出器１８
は、整合変圧器８の鉄心に取着（埋設）した磁電変換素
子（ホール素子＞１８Ａ、ホール素子１８Ａの出力を増
幅・高周波変調して、第２図（Ｃ）に示すような包絡波
形Ｓを作成する増幅・変調回路１８Ｂを有し、直流分検
出器１９は瞬時磁束検出器１８の出力を平滑して直流分
（偏磁１ｉ）Ｅｄを得る。２０は逆変換器６の出力電流
１１を変流器ＣＴを介し取り込んで、該出力電流Ｉｌの
正負切換ねりタイミング（位相）を検出する同期検出器
であって、その出力は分配器１６に供給されるとともに
、極性切換信号として、極性切換器２１に供給される。

上記極性切換器２１は、極性切換信号が到来する毎に、
上記直流分Ｅｄの極性を反転して加算器１４に供給する
。他の構成は第３図の構成と同じであるので、同一符号
を付して示しである。

この構成において、ホール素子１８Ａはインバータ出力
電流Ｔｌの変化に対応した整合変圧器８鉄心内の磁束Φ
の変化に比例する電圧信号を送出する。整合変圧器８鉄
心内の磁束φは、偏磁が無い場合は、第２図（ａ）に示
すヒステリシスループを描き、偏磁がある場合には、同
図（ｂ）に示すヒステリシスループを描（。従って、第
２図（ｂｌのような場合、増幅・変調回路１８Ｂの出力
を平滑して得られる信号は偏１ｆｆｆｆｉΔΦに対応し
た大きさを持つ電圧信号（電圧値をＥｄとする）となる
。極性切換器２１は、この電圧値Ｅｄを、該電圧値Ｅｄ
が正の場合には、極性を反転し、負の値にして加算器１
４に供給し、負の場合には、正の値に極性変換して加算
器１４に供給する。

これにより、偏磁が発生すると、偏磁が正方向である場
合には、電流制御器１３の出力はＥｄ分だけレベル低下
して移相器１５に入力され、偏磁が負方向である場合に
は、電流制御器１３の出力はＥｄ分だけレベル上昇して
移相器１５に入力されることになり、逆変換器６のＯＮ
時間幅が修正されて、偏磁が解消される。

このように、本実施例では、整合変圧器８の鉄心に偏磁
が発生すると、偏磁発生と同時に該偏磁が検出されて、
インバータ出力電流Ｉ７！の正負平均値が偏磁を解消す
る方向へ不平衡になるので、連応性に優れている。

また、整合変圧器８の鉄心の磁束変化を直接検出して偏
磁を検出するので、偏磁量検出精度が高く、偏磁防止の
精度が良い。

更に、前記したコンデンサ７を用いないので、安価で済
み、インバータ全体の大形化を招くことはない。

なお、上記実施例では、インバータ出力周波数をずらせ
て負荷インピーダンスを等価的に変える方式であるが、
順変換器３の位相を制御して電圧制御を行う方式の場合
は、順変換器３のスイッチング位相を偏磁量（直流分Ｅ
ｄ）に対応してずらせればよい。

また、上記実施例では、インバータの出力電流の位相に
同期して極性反転した偏磁量検出装置の出力を、インバ
ータスイッチングタイミングを決定する要素の入力に等
価的に加算しているが、該偏磁量検出装置の出力を、イ
ンパークの出力電圧の位相に同期して極性反転させても
よい。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明した通り、整合変圧器鉄心内の磁束変
化を検出して偏磁量を検出するので、偏磁解消動作の精
度が高い上に、該偏磁解消動作は偏磁発生とともに開始
されるので、上記鉄心の磁気飽和を招くことは無く、従
来のように、コンデンサを用いず、信号処理により行う
ので、上記効果を安価な費用で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図（
ａｌと（ｂｌは上記実施例の動作を説明するための整合
変圧器鉄心の磁気ヒステリシス図、第２図（Ｃ）は上記
実施例における変調回路の出力波形図、第３図は従来の
偏磁防止装置を説明するためのブロック図である。 １７−偏磁量検出装置、１８・・−瞬時磁束検出器、１
８Ａ−・磁電変換素子、１８Ｂ−増幅・変調回路、１９
−・−直流分検出器、２０−・−同期検出器、２１・・
・極性切換器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）出力回路にインピーダンス整合用の整合変圧器を
   結合される直列共振型のインバータにおいて、上記整合
   変圧器鉄心の磁束から偏磁量を検出する偏磁量検出装置
   を有し、上記インバータの出力電流または電圧の位相に
   同期して極性反転した上記偏磁量検出装置の出力を、イ
   ンバータ制御装置のインバータスイッチングタイミング
   を決定する要素の入力に等価的に加算することを特徴と
   する整合変圧器の偏磁防止装置。
2. （２）偏磁量検出装置が、整合変圧器の鉄心に取着され
   た磁電変換素子と、該磁電変換素子の出力を変調する変
   調回路と、該変調回路の出力を平滑する直流分検出器と
   からなることを特徴とする請求項１記載の整合変圧器の
   偏磁防止装置。